消防廣播傳輸線允許最大距離計算

倪高俊, 鄭 凱

(浙江大學建筑設計研究院有限公司, 浙江 杭州 310000)

0 引 言

消防廣播系統是火災疏散和滅火指揮的重要系統,高可靠性的消防廣播系統可減少火災時人員傷亡和財產損失[1]。JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規范》明確了從功放設備輸出端至線路最遠的揚聲器的傳輸線纜截面積選擇計算公式,但該公式是錯誤的。19DX101-1《建筑電氣常用數據》根據《民用建筑電氣設計標準》報批稿修改了JGJ 16—2008[2]中的公式,并提供了導線規格選擇表,但表中計算公式和結果值得商榷。針對上述情況,本文推導相關公式,并在此基礎上提供導線規格選擇表。

1 根據線路電壓降計算

消防廣播系統示意圖如圖1所示。功率放大器等設備集中設置在消防控制室,采用兩路廣播線接至揚聲器。功率放大器輸出端電壓為Un,最遠的揚聲器接線端的電壓為U,功率放大器輸出端至最遠的揚聲器間的距離為L,廣播線上所有揚聲器功率和為P。

定義廣播線路上壓降為

圖1 消防廣播系統示意圖

(1)

根據歐姆定律,式(1)可變為

(2)

式中:I——通過廣播線路的電流;

R——廣播線路的電阻;

ρ——廣播線路的電阻率;

S——廣播線路的截面積。

整理式(2)得

(3)

2 根據線路衰減計算

19DX101-1《建筑電氣常用數據》[3]根據《民用建筑電氣設計標準》報批稿提供了導線規格選擇表,但《民用建筑電氣設計標準》報批稿中的公式是根據線路電壓降計算纜線長度,導線規格選擇表是根據線路衰減和導線截面積計算纜線長度,二者之間的關系并未給出,本文推導如下。

已知線路衰減為

(4)

根據式(1)和式(4)得

Δu=1-10-γ/20

(5)

將式(5)代入式(3)得

(6)

GB 50526—2010《公共廣播系統工程技術規范》[4]條文說明提供了傳輸線纜截面積計算公式,該規范中注明U為額定線傳輸電壓。將Un=10γ/20U代入式(6)可得

(7)

可見,規范中的U應為揚聲器接線端的電壓,而不是額定線傳輸電壓[5-8]。

3 導線規格選擇表和簡化公式

消防廣播常采用額定電壓為120 V和24 V的功率放大器時,參考19DX101-1《建筑電氣常用數據》,根據式(6),計算了線路衰減為0.5 dB、3 dB、10 dB的導線規格選擇,其中U=120 V,ρ=0.017 5 Ω·mm2/m[6-11]。

120 V額定電壓時輸出衰減不大于0.5 dB、3 dB、10 dB的允許最大距離選擇如表1～表3所示。

表1 120 V額定電壓時輸出衰減不大于0.5 dB的允許最大距離選擇

表2 120 V額定電壓時輸出衰減不大于3 dB的允許最大距離選擇

表3 120 V額定電壓時輸出衰減不大于10 dB的允許最大距離選擇

24 V額定電壓時輸出衰減不大于0.5 dB、3 dB、10 dB的允許最大距離選擇如表4～表6所示。

表4 24 V額定電壓時輸出衰減不大于0.5 dB的允許最大距離選擇

4 結 語

住宅小區、校園、辦公園區等大型建筑群在消控室集中設置消防廣播功率放大器時,需重點復核消防廣播線路允許最大距離,現有規范和圖集存在錯誤而無法滿足使用需求。本文在公式推導的基礎上計算了允許最大距離,可供工程人員參考。若按GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》第13.3.6條,消防應急廣播饋線電壓采用24 V時,需進一步優化功率放大器設置位置,并慎重選擇應急廣播饋線規格。

表5 24 V額定電壓時輸出衰減不大于3 dB的允許最大距離選擇

表6 24 V額定電壓時輸出衰減不大于10 dB的允許最大距離選擇